remoción de metales pesados de drenajes ácidos de

REMOCIÓN DE METALES PESADOS DE DRENAJES ÁCIDOS DE
MINAS DE CARBÓN USANDO BACTERIAS SULFATO REDUCTORAS
G. A. Gelvez, D. A. Laverde, H. Escalante
Grupo de Investigaciones en Minerales, Biohidrometalurgia y Ambiente
Universidad Industrial de Santander, Sede Guatigura
A.A. 678 Bucaramanga, Colombia
Fecha Recepción: 3 de Marzo de 2008
Fecha Aceptación: 23 de Abril de 2008
RESUMEN
Uno de los problemas ambientales más apremiantes de la industria minera es la generación de drenajes
ácidos con contenidos elevados de sulfatos y metales pesados. La remoción de los metales pesados
presentes en los Drenajes Ácidos de Minas de Carbón (DAMC), es posible mediante la aplicación de
bacterias reductoras de sulfato (BSR). El metabolismo de las BSR resulta en la conversión de sulfato a
sulfuro, la generación de alcalinidad y la precipitación química de los metales. Este trabajo se enfoco en
aislar tres diferentes especies de BSR: Desulfovibrio desulfuricans, Desulfomonas pigra y Desulfobacter
spp para la remoción de metales de soluciones acuosas, con el fin de estudiar su posible aplicación en el
tratamiento de DAMC. Los microorganismos se aplicaron a disoluciones que simulaban las composiciones
químicas de los drenajes de minas de carbón en Colombia, y los resultados mostraron un alto porcentaje
de remoción de hierro, níquel, cinc, cobalto y baja remoción para el manganeso. Las concentraciones de
sulfito, requeridas para producir un elevado desempeño en la precipitación de los metales se determinó
usando cálculos teóricos, los cuales fueron comparados con los resultados experimentales; demostrando
la alta aplicabilidad de estos métodos para el futuro desarrollo de sistemas biológicos de BSR para el
tratamiento de DAMC.
Palabras claves: Drenajes Ácidos de Minas, Bacteria Sulfato reductora, Metales Pesados, Tratamientos Pasivos
ABSTRACT
One of the principal environmental problem of mine industrial is the generation of acid drainage, with high
levels of heavy metals. The removal of heavy metals from acid mine drainages can be obtained through
the application of anaerobic bacteria from wetlands. The main reaction in these systems is the sulfate ion
reduction to the sulfide ion due to the action of Sulfate-Reducing Bacteria (SBR). This paper focuses on
the use of isolated of Desulfovibrio desulfuricans, Desulfomonas pigra and Desulfobacter spp to remove
metals from aqueous solutions, in order to study their potential application in the treatment of coal mine
drainage. Their growth rate in aqueous media in the presence of iron was determined, confirming that
their use in biological systems produces a low treatment kinetics. The microorganisms were applied
to solutions simulating the chemical composition of coal mine drainages in Colombia, and the results
indicated a high percentage of removal of iron, nickel, zinc, cobalt and lead from solutions, but no removal
of manganese. The sulfide concentrations needed to produce high performance of the precipitation of
metals were determinate using theoretical calculations and these were compared to the concentration of
experimentally generated sulfide by the SRB to demonstrate the high applicability of these calculations to
the future development of biological treatment systems.
Keywords:, Coal Mine Drainages, Sulfate-Reducing Bacteria, Heavy Metals, Passive Treatment
Revista ION, Bucaramanga (Colombia), 21(1): 71-78, Junio - 2008
71
Remoción de metales pesados de drenajes ácidos de minas de carbón usando bacterias sulfato reductoras
INTRODUCCIÓN
Las aguas residuales de la explotación del carbón
contienen impurezas como: FeS2, Fe1-xS, ZnS, NiS,
Cu2S, CuS y PbS; las cuales pueden ser oxidadas
por la acción del aire y microorganismos, formando
lixiviados de bajo pH, y altas concentraciones de
sulfatos y metales pesados que se denominan
Drenajes Ácidos de Minas (DAM).
En Colombia existen cinco grandes regiones
dedicadas a la explotación de minas de carbón,
que están generando DAM, y que al ser vertidos
a las fuentes hídricas generan un alto grado de
contaminación; por consiguiente se evidencia
la necesidad de plantear una solución a este
problema.
Los humedales anaeróbicos, las lagunas y
los sistemas limestone, son las denominadas
tecnologías pasivas que se han utilizado para el
tratamiento de los DAM. Estas tecnologías requieren
poca atención operacional y de mantenimiento, en
comparación con las tradicionales, y actualmente
han sido ampliamente desarrolladas [1], [2], [3].
Los humedales anaeróbicos están compuestos de
un sustrato orgánico, el cual es descompuesto por
la acción de las bacterias. Los complejos orgánicos
de los sustratos son biodegradados a compuestos
orgánicos simples, los cuales pueden ser usados
por las bacterias sulfato reductoras [4], [5].
Las reacciones químicas que se llevan acabo en
un sistema que contenga BSR, ha sido descrito
según [6], de acuerdo a las siguientes reacciones:
SO4−2 + 2C 3 H 5 O3− → 2CH 3 COO − + H 2 S + 2 HCO3− (1)
H 2 S + M 2+ → MS + 2 H +
(2)
Como resultado de estas reacciones los metales
pueden ser removidos de las disoluciones y
debido a la producción de HCO3− se incrementa la
alcalinidad; la cual permite neutralizar la acidez de
los DAM.
Las BSR son bacterias anaeróbicas que se
encuentran ampliamente distribuidas en medios
libres de oxígeno, tanto acuáticos como terrestres,
donde la descomposición de la materia orgánica
es un proceso continuo. Algunos de los factores
ambientales que mas influyen en el crecimiento y
desarrollo de las BSR son la temperatura, el pH,
72
la concentración de Cl-, O2, Fe3+, Mn4+, y SO42-.
En estado natural las mejores condiciones para
el crecimiento y desarrollo de las BSR, con el
fin de ser utilizadas en sistemas biológicos, se
consiguen en las regiones del trópico, por ejemplo
en Colombia.
El objetivo principal de este trabajo de investigación
fue plantear el uso de humedales anaeróbicos
para el tratamiento de DAM, con diferentes
características químicas; para esto se aislaron e
identificaron cepas de bacterias sulfato reductoras
a las cuales se les evaluó su capacidad para
reducir sulfato y metales pesados, mediante el uso
de humedales a escala laboratorio, a partir de una
disolución preparada a composición idéntica a los
DAM de carbón.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Para el tratamiento de los DAM mediante BSR
se llevaron a cabo las siguientes etapas: a)
aislamiento, identificación bioquímica y cinética de
crecimiento de los microorganismos, b) reducción
de contaminantes presentes en disoluciones
sintéticas, a concentraciones similares a las de los
DAM, utilizando las BSR previamente aisladas.
Aislamiento de Microorganismos
Las BSR se aislaron de lodos procedentes de los
reactores UASB, de la planta de tratamiento de
aguas residuales de la ciudad de Bucaramanga.
Se tomaron muestras de lodo a 3 diferentes
profundidades en los reactores: la muestra 1 a 1,75
m, la muestra 2 a 1,25 m y la muestra 3 a 0,75 m.
Con el objeto de discriminar los microorganismos
y facilitar el aislamiento se utilizó la metodología
de columna de Winograadsky. El equipo se
construyó a partir de dos probetas de 1000 cm3
y una de 500 cm3, las cuales fueron alimentadas
con las muestras 1, 2 y 3, respectivamente. En el
espacio superior se adicionó ácido ascórbico al 1
% y aceite mineral. Las columnas se sellaron con
papel aluminio y parafinado y se expusieron a la
luz solar, con el fin de estimular el crecimiento de
las bacterias pertenecientes a los grupos 2 y 3 del
ciclo del azufre. Después de 20 días de cultivo, se
tomaron muestras de la base de la columna, y se
sembraron en un medio BSR – JTAC, compuesto
de lactato de sodio, peptona y extracto de carne.
Los nuevos cultivos se mantuvieron en cámara de
anaerobiosis Oxoid, en un ambiente de 75% de N2,
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G. A. Gelvez, D. A. Laverde, H. Escalante
14% de H2, 10% de CO2 y 1% de O2. Después de 4
horas de incubación a 37 oC, las cepas inoculadas
fueron analizadas.
Identificación de Bacterias Sulfato Reductoras
(BSR)
La identificación de los microorganismos
anaeróbicos aislados se llevo a cabo mediante el
sistema Cristal BBL Becton Dickinson. El sistema
contiene 29 sustratos bioquímicos y enzimáticos
deshidratados. Los microorganismos se incubaron
durante cuatro horas, a 37 oC, y con la ayuda
de lámparas de luz blanca y luz ultravioleta
se determinó el número de perfil, el cual junto
con los resultados de las pruebas de catalasa,
indol y coloración de Gram, se suministraron a
un programa de computación para determinar
el género y la especie de los microorganismos
aislados.
Curvas de crecimiento de las BSR
Las curvas de crecimiento de los microorganismos
aislados, se realizaron cuantificando las bacterias
en una cámara de Neuwbauer, y llevando a cabo
el recuento en un microscopio de campo oscuro.
Ensayos de bioreducción y precipitación de
metales
Dada la importancia del hierro en los DAM, el cual
puede llegar a encontrarse hasta concentraciones
de 1000 mg/l, inicialmente se realizaron bioensayos
que permitieron evaluar el comportamiento de los
microorganismos aislados, al entrar en contacto
con sustratos que presentan concentraciones
típicas de este metal. Posteriormente se evaluó el
biotratamiento de las disoluciones que contenían
manganeso, plomo, zinc, níquel y cobalto,
dentro de los rangos de concentraciones que se
especifican en la tabla 1.
Tabla 1. Concentración de metales utilizados para
tratamientos con BSR.
Metal
Concentración mínima mg/l
Concentración
máxima mg/l
Fe
100
800
Mn
20
300
Pb
2
20
Ni
2
20
Co
2
20
zn
5
50
Dependiente de los metales
3000
sO4
-2
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Se prepararon disoluciones en el laboratorio con
características fisicoquímicas similares a las de los
DAM utilizando los siguientes reactivos químicos
de grado analítico: FeSO4.7H2O; Mn SO4.H2O; Zn
SO4 H2O.; NiSO4.6 H2O; CoSO4.7 H2O; Pb SO4. La
concentración de los iones sulfatos fue regulada
mediante la adición de ácido sulfúrico. Las pruebas
de remoción de metales pesados se llevaron
a cabo en elermeyers con capacidad de 250 ml
envueltos en papel de aluminio, para garantizar
completa oscuridad. Los volúmenes de medio de
cultivo y disolución de metales se regularon, con el
objeto de obtener la concentración final deseada.
Finalmente se agregó el inoculó y se ajustó el valor
del pH. Como variables respuesta, de la evolución
del proceso, se evaluaron pH, Eh, concentración de
metales, sulfatos y alcalinidad. Simultáneamente,
mediante microscopía de campo oscuro, se realizó
el monitoreo de las bacterias.
Las concentraciones de los metales en disolución
se determinaron mediante la técnica de Absorción
Atómica, utilizando un espectrofotómetro de
Absorción Atómica Perkin Elmer PE 2380.
La concentración de sulfato, el pH y el Eh se
determinaron de acuerdo a la técnica propuesta
en el Métodos Estándar para Análisis de Aguas
Residuales [7].
ANALISIS DE RESULTADOS
Aislamiento e identificación bioquímica de las
BSR
Como resultado de la etapa de cultivo con los lodos
del UASB de la CDMB, se encontraron tres cepas
de bacterias diferentes: BSR-1, BSR-2 y BSR-3,
las cuales fueron aisladas e identificadas con el
sistema BBL-Crystal.
Dado que los DAM tienen bajo pH; y el efecto de esta
variable es crítica para el crecimiento y desarrollo
de las BSR, se realizaron ensayos preeliminares a
fin de identificar el rango de pH en que pudiesen
desarrollarse. Se sembraron inóculos de las BSR
en medios líquidos cuyos pH variaban entre 3,5 y
7. En la tabla 2 se presenta la identificación de las
cepas de BSR, y el mínimo nivel de pH, al cual es
posible su desarrollo.
73
Remoción de metales pesados de drenajes ácidos de minas de carbón usando bacterias sulfato reductoras
Tabla 2. Identificación Bioquímica de las BSR aisladas de lodo del UASB de la CDMB.
Colonia
Prueba de Prueba de
Catalasa
Indol
Coloración de Garm
Identificación
M[inimo valor
de pH para su
crecimiento
BsR1
Positivo
Negativo
Bacilos GRAM variable
Cortos, Curvos, Delgados
Desulfovibrium
desulfuricans
4,9
BsR2
Positivo
Negativo
Bacilos GRAM variables
largos, Cortos, Delgados
Desulfovibrium pigra
Dddesulfovibrium spp.
5,1
BsR3
Negativo
Negativo
Bacilos GRAM variables
largos, Cortos, Delgados
Desulfovibrium pigra
Dddesulfovibrium spp.
4,7
La identificación de los microorganismos mostró
que la colonia BSR1 corresponde al Desulfovibrio
desulfuricans, mientras que para las colonias
BSR2 y BSR3 no fue posible diferenciar entre
los Desulfomonas pigra y Desulfomonas spp. Sin
embargo se consiguió el objetivo de corroborar
la presencia de bacterias reductoras de sulfato.
Se observa en la tabla 2. que para el desarrollo
de los cultivos el pH debe estar entre 4,7 a
5,1; por consiguiente el contacto directo del
microorganismo con el DAM puede ser crítico, ya
que estas disoluciones presentan valores del pH
muy bajo. Por consiguiente es necesario regular el
pH del DAM antes del tratamiento con las BSR, y
de acuerdo con los anteriores resultados se optó
por realizar las siguientes etapas experimentales
de la investigación a pH inicial de 5,5.
Cinética de crecimiento de las BSR aisladas
El conteo directo de las bacterias, en la cámara
de Newbauer, durante periodos de 600 horas,
permitió determinar las curvas de crecimiento.
Tomando los datos de la zona exponencial se
determinó la velocidad de crecimiento específico,
teniendo en cuenta que a cualquier tiempo en esta
fase la concentración de los microorganismos esta
definida por la ecuación: [8]
X ≡ e µt X 0
Donde:
X=
concentración de microorganismos
(microorganismos/ml)
Xo = concentración inicial de microorganismos,
al inicio de la fase (microorganismos/ml)
µ = velocidad específica de crecimiento (t-1)
74
(3)
t=
tiempo en el cual la concentración de los
microorganismos es igual a X.
Linealizando la ecuación (3), se evaluó la pendiente
y el corte de la línea recta, para obtener el valor de
µ y el tiempo de duplicación.
En la tabla 3 se presenta los resultados para cada
uno de los cultivos en estudio.
Se observa que las velocidades específicas de
crecimiento de las cepas de BSR aisladas son
lentos, por consiguiente los tratamientos de
disoluciones con altos contenidos de metales
responden también a tiempos de residencia
grandes.
Tabla 3. Tiempos de duplicación y velocidad específica
de crecimiento para las cepas de BSR aisladas.
Cepa
m (h-1)
Tiempo de
duplicación
(h)
BSR1
0,1514
4.58
BsR-2
0,1232
5.63
BsR-3
0,2548
2.72
Bioreducción de sulfato y precipitación de metales
El proceso de reducción de sulfato por parte de
las BSR, donde el lactato es el sustrato donador
de electrones, puede describirse de acuerdo a las
reacciones:
SO4−2 + 2CH 3CHOCOO − → 2CH 3COO − + H 2 S + 2 HCO3− (4)
(5)
H 2 S + M 2+ → MS + 2 H +
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G. A. Gelvez, D. A. Laverde, H. Escalante
+2
M
+ H 2 S + 2 HCO3− → MS + 2CO2 + H 2 O (6)
Se observa que las BSR generan iones
bicarbonato, como resultado de la reducción de
sulfato a sulfuro; así mismo la precipitación de los
metales conlleva un aumento de la concentración
de H+, ocasionando la disminución del pH de la
disolución. La ecuación (6) permite explicar el
fenómeno por el cual el pH del sistema permanece
cercano a la neutralidad.
Los cambios en la concentración de sulfato durante
el tratamiento de los DAM, preparados en el
laboratorio, utilizando las cepas de BSR aisladas,
y una mezcla de ellas, se presentan en la tabla 4.
Tabla 4. Velocidad de cambio de la concentración de
sulfato durante el tratamiento con BSR, de un DAM que
contiene 300mg/l de hierro.
Cultivo de BSR
BsR1
BsR2
BsR3
Mmezcla de BsR
Densidad bacterial inicíal
(BSR/ml)
Velocidad de cambio de la
-1 -1
concentración de sulfato (mol L h )
10
8,75x10
9
8,25x10
9
2,05x10
11
4,50x10
-70,015
-81,7
-104,87
-82,45
En los resultados se observa que la reducción
de sulfato obtenida al utilizar la mezcla de BSR,
fue aproximadamente el valor promedio de las
velocidades obtenidas a partir de los cultivos
puros. A si mismo la cepa de BSR3 presentó el
más alto valor de reducción de sulfato, lo cual era
de esperarse debido a que esta cepa mostró el
más bajo valor de tiempo de duplicación y el mayor
valor de µ . La velocidad de generación de sulfato
es un parámetro esencial para el diseño de un
proceso biológico de tratamiento de DAM a partir
de BSR, y la precipitación del hierro con el sulfito,
por parte de las BSR, puede ser representada por
las siguientes ecuaciones:
Fe 2+ + HS − ⇔ FeS + H +
(7)
Fe 2+ + H 2 S − ⇔ FeS + 2 H +
(8)
Fe 2+ + S + H 2 S ⇔ FeS 2 + 2 H +
(9)
La concentración de sulfito producida por los
microorganismos fue difícilmente evaluada, ya que
este ión es continuamente utilizado en la remoción
de los metales en disolución. La concentración del
sulfito en agua se pudo detectar únicamente cuando
los metales habían sido removidos. La reducción
de sulfato, por parte de las BSR, es un proceso
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irreversible que produce estequiometricamente
sulfito a partir de iones sulfato, 1mmol de SO42puede generar 1 mmol de H2S o S2- [9], [10], [11].
En este trabajo la concentración del sulfito,
generado por las BSR, se evaluó mediante la
ecuación linealizada para la reducción de la
concentración de sulfato, y se comparó con los
valores experimentales de concentración de hierro
disuelto.
En la figura 1 se presentan los resultados, y
se observa que al periodo inicial de tiempo, la
concentración de sulfito se incrementa, mientras
que la concentración de hierro permanece
constante. Se presenta un punto de corte, para la
concentración de hierro, cuando la concentración
de iones sulfito fue suficiente para satisfacer
las condiciones del equilibrio planteado por las
ecuaciones (7), (8) y (9).
La precipitación del hierro (0,004 mol/l) no ocurrió
cuando la concentración de H2S correspondió a la
cantidad estequiométrica de sulfuro, de acuerdo
a la reacción (8). En los cuatro casos se puede
apreciar que la precipitación del hierro se llevó
a cabo a partir de una concentración de H2S por
encima de 0,006 mol/l, y al finalizar el proceso
la concentración de sulfito fue de 0,008 mlo/l.
Por consiguiente se deduce que se requiere una
concentración entre 0,006 y 0,008 mol/l de sulfito
para precipitar el metal presente en una disolución
de DAM. Luego de 100 horas de experimentación,
el porcentaje de hierro removido fue alto, sin
embargo en términos generales se asume que
la velocidad del tratamiento de remoción con las
BSR fue lenta.
Estudio comparativo de la precipitación de
hierro a partir de datos experimentales y
calculados
Utilizando el software HSC4.0 se construyeron
diagramas de equilibrio para la adición de H2S y
NaHCO3 a una disolución de sulfato ferroso. La
simulación del proceso de precipitación de hierro,
por la adición de sulfito, fue posible mediante el
seguimiento de las especies sólidas y líquidas de:
Fe(OH)2, Fe(OH)3, FeO3.H2O, FeS, FeS2, Fe3+,
Fe2+, Fe(OH)3 (aq), FeOH2+, Fe(OH)3-, FeSO4(aq),
OH-, H+, S2-, H2S, HS-, SO4,2-, Na, y NaHCO3(aq);
adicionalmente fue posible simular la formación
de iones bicarbonato, lo cual ocurre al mismo
tiempo que el proceso de reducción del sulfato. La
cantidad de HCO3- adicionado fue el doble de la
75
Remoción de metales pesados de drenajes ácidos de minas de carbón usando bacterias sulfato reductoras
cantidad de sulfuro, considerando, de acuerdo a
la reacción (1), que por un mol de SO42- reducido
se produce simultáneamente un mol de H2S y 2
moles de HCO3-. El pH se ajustó al valor de los
experimentos con las BSR. Los resultados se
presentan en la figura 2., donde se observa que
cuando se obtuvo una concentración de H2S entre
0,006 y 0,008 mol/l, se produjo la precipitación del
hiero. Así mismo se aprecia que la concentración
B SR 1
experimental de sulfuro, necesaria para precipitar
el hierro, se correlaciona muy bien con el valor
teórico calculado con la simulación. La velocidad
de generación de sulfito permite determinar la
velocidad de reducción de sulfato, en un sistema
sin ningún tipo de tratamiento; y a partir de esta
información es posible calcular más fácilmente las
dimensiones reales del sistema biológico a utilizar
para el tratamiento de un DAM con BSR.
a)
0.014
0.012
0.01
0.008
[ ] H2S
0.006
[ ] Fe
0.004
0.002
Concentracion (mol/l)
Concentracion (mol/l)
0.012
0.01
0.008
[ ] H2S
0.006
[ ] Fe
0.004
0.002
0
0
0
25
50
75
100
125
150
0
175
25
c)
B SR 3
0.014
50
75
100
125
150
175
TiempoTiempo
(h)
(h)
Tiempo (h)
B SR 1 + BR 2 + BR3
0.014
d)
0.012
0.01
0.008
[ ] H2S
0.006
[ ] Fe
0.004
0.002
Concentracion (mol/l)
0.012
Concentracion (mol/l)
b)
B SR 2
0.014
0.01
0.008
[ ] H2S
0.006
[ ] Fe
0.004
0.002
0
0
0
25
50
75
100
125
150
175
0
TiempoTiempo
(h)
(h)
25
50
75
100
125
150
175
Tiempo (h)
Tiempo (h)
Figura 1. Comparación de las concentraciones experimentales de hierro y las concentraciones calculadas de sulfuro,
durante el bioproceso con las diferentes cepas aisladas. (a) BSR1, (b) BSR2, (3) BSR3 y (d) mezcla de BSR.
200
7
150
Eh (mV)
PH
6.5
6
100
50
0
-50
5.5
DAM 3
DAM 2
-100
DAM 1
5
DAM 1
DAM 2
DAM 3
-150
0
50
100
Tiempo (h)
150
0
50
100
150
Tiempo (h)
Figura 2. Variación del pH y del potencial de oxidación-reducción (Eh) en función del tiempo de tratamiento de
soluciones preparadas de DAM utilizando un cultivo mixto de BSR.
76
Revista ION, Bucaramanga (Colombia), 21(1): 71-78, Junio - 2008
G. A. Gelvez, D. A. Laverde, H. Escalante
Remoción de metales pesados de una
disolución preparada de DAM usando BSR
Teniendo en cuenta que la composición de los
DAM es muy variada, se procedió a preparar 3
disoluciones modelos; utilizando los rangos de
concentración de los metales encontrados en
aguas de minas de carbón. Luego de tratar los
DAM durante 120 horas con la mezcla de BSR
se determinó la concentración remanente de
especies metálicas. En la tabla 5 se reportan los
resultados donde se observa que, a excepción del
manganeso, la remoción de todos los metales fue
elevada.
En la figura 3 se muestra el cambio de pH y de
potencial de oxido – reducción para los experimentos.
Los cambios fueron muy rápidos para los DAM que
presentaban menor concentración de metales. El
valor del Eh indica el cambio de las condiciones de
oxidación a reducción de las disoluciones acuosas
de DAM durante los ensayos, como resultado de
las reacciones de metabolismo que llevan a cabo
las BSR.
Tabla 5. Concentración de metales en tres muestras de DAM antes y después de la bioreducción con una mezcla
de BSR.
Metal
Fe
Mn
zn
Ni
Co
Pb
Concentración
DAM
Concentración final luego del Porcentage de
preparado inicíal (ppm) tratamiento con remosión (%)
BSR (ppm)
1
452,9
62,5
86,2
2
3
269,2
1,7
99,4
80,6
5,26
93,5
1
266,1
270,4
0
2
98,8
77,8
21,3
3
24,9
24,84
0,3
1
20,9
0,04
99,8
2
3,47
0,017
99,5
3
1,47
0,14
90,6
1
19,6
0,64
96,7
2
9,42
0,35
96,2
3
1,18
1,05
10,4
1
19,3
0,53
97,2
2
9,39
0,23
97,5
3
1,27
1,05
17
1
3,26
0,036
98,9
2
0,98
0,006
99,4
3
0,88
0,016
98,2
200
7
150
Eh (mV)
PH
6.5
6
100
50
0
-50
5.5
DAM 3
DAM 2
-100
DAM 1
5
DAM 1
DAM 2
DAM 3
-150
0
50
100
150
Tiempo (h)
0
50
100
150
Tiempo (h)
Figura 3. Variación de pH y de potencial de oxido reducción en función del tiempo para el tratamiento de DAM
mediante un cultivo mixto de BSR.
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77
Remoción de metales pesados de drenajes ácidos de minas de carbón usando bacterias sulfato reductoras
CONCLUSIONES
A partir del lodo de los reactores anaerobios de
la planta de tratamiento de aguas residuales de la
ciudad de Bucaramanga, se aislaron e identificaron
tres cepas de microorganismos pertenecientes
al genero de las Bacterias Sulfato Reductoras
(BSR): Desulfovibrio desulfuricans, Desulfomonas
pigra y Desulfobacter spp. Se demostró la elevada
resistencia de las BSR al contacto con disoluciones
que contienen altas concentraciones de hierro,
manganeso, zinc, níquel, cobalto y plomo. Se
encontró que las colonias de BSR aisladas pueden
sobrevivir y facilitar el tratamiento de Drenajes
Ácidos de Minas (DAM) en ambientes con pH
entre 4,7 y 5,0. Al realizar el biotratamiento de los
DAM con cada uno de los cultivos aislados de las
BSR se obtuvieron remociones superiores al 95%
para Fe, Ni, Co, Zn y Pb; mientras que al utilizar
un cultivo mixto de las bacterias la remoción de
metales se incremento al 99%.
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